Analiza integracji nadkrytycznego bloku kogeneracyjnego z membranową instalacją separacji CO2

• Autorzy: Bartela, Ł. , Skorek-Osikowska, A. , Kotowicz, J.

Warianty tytułu

EN

An analyses of integration of supercritical combined heat and power unit with membrane CO2 separation installation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano rezultaty analizy termodynamicznej węglowego nadkrytycznego bloku kogeneracyjnego zintegrowanego z membranową instalacją separacji dwutlenku węgla. Analizy przeprowadzono dla dwóch wariantów struktury instalacji membranowej: układu jednostopniowego oraz dwustopniowego. Obliczenia ukierunkowano dla uzyskania założonego poziomu odzysku dwutlenku węgla oraz odpowiedniej czystości gazu kierowanego ostatecznie do miejsca składowania. Wyniki obliczeń wykazały, iż uzyskanie założonych wartości dla stopnia odzysku oraz czystości jest możliwe wyłącznie na drodze zastosowania układów dwustopniowych. Podstawowym celem analiz było określenie energo-chłonności realizacji procesu sprężania gazów mającego na celu uzyskanie odpowiedniej różnicy pomiędzy ciśnieniami parcjalnymi gazów oddzielonych przegrodą membranową. Określenie wielkości mocy jaka potrzebna jest dla zasilania pomp próżniowych instalacji membranowej oraz sprężarek dwutlenku węgla pozwoliło na wyznaczenie ubytku sprawności bloku kogeneracyjnego będącego następstwem jego integracji z instalacją separacji. Rezultaty analiz zestawiono z wynikami obliczeń jakie prowadzono dla bloku kogeneracyjnego, który nie jest zintegrowany z instalacją separacji.

EN

In this paper the results of the thermodynamic analysis of a coal-fired cogeneration unit integrated with a membrane carbon dioxide separation installation are presented. Analysis were carried out for two variants of structure of the membrane installation: one-stage unit and two-stage unit. Calculations were directed to achieve the target level of carbon dioxide recovery rate and adequate purity of CO2 directed to the storage place. Results of calculations showed that achieve-ment of assumed values of recovery rate and purity is possible only through the use of two-stage systems. The main objec-tive of the analysis was to determine the energy consumption of the compression processes, the aim of which is to achieve an appropriate difference between the partial pressures of gases separated by a membrane. Determination of the power needed for driving of the vacuum pumps working in the membrane installation and CO2 compressors allowed for the calculation of the efficiency loss of the cogeneration unit, resulting from its integration with a separation installation. The results of the analysis are compared with the results of the calculations conducted for a cogeneration unit, which is not integrated with CO2 separation installation.

Słowa kluczowe

PL

membranowa separacja CO2; energochłonność procesu; analiza termodynamiczna

EN

membrane CO2 separation; energy consumption; thermodynamic analysis

• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 1
• Strony: 64--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bartela, Ł.

• Zakład Miernictwa i Automatyki Procesów Energetycznych w Instytucie Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice,

autor

Skorek-Osikowska, A.

• Zakład Miernictwa i Automatyki Procesów Energetycznych w Instytucie Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice,

autor

Kotowicz, J.

• Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki, Zakład Miernictwa i Automatyki Procesów Energetycznych w Instytucie Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej w Gliwicach, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice,

Bibliografia

• [1] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/29/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. zmieniająca dyrektywę 2003/87/WE w celu usprawnienia i rozszerzenia wspólnotowego systemu handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych
• [2] Badyda K., Bujalski W., Lewandowski J.: New emission conditions of power industry as the Result of Implementation of the Climate and Energy package. Polish Journal of Environmental Studies 2012;Vol. 21, No. 5a:7–11
• [3] Chmielniak T., Kosman G., Łukowicz H.: Integracja instalacji wychwytu CO2 z kondensacyjnymi blokami energetycznymi. Rynek Energii 2008;79(6):75-81
• [4] Bartela Ł., Skorek-Osikowska A., Kotowicz J.: Economic analysis of a supercritical coal-fired CHP plant integrated with an absorption carbon capture installation. Energy 2014;64:513-523
• [5] Bartela Ł., Skorek-Osikowska A., Kotowicz J.: Thermodynamic, ecological and economic aspects of the use of the gas turbine for heat supply to the stripping process in a supercritical CHP plant integrated with a carbon capture installation. Energy Conversion and Management 2014;85:750-763
• [6] Johanssona D., Sjöblomb J., Berntssona T.: Heat supply alternatives for CO2 capture in the process industry. International Journal of Greenhouse Gas Control 2012;8:217–232
• [7] Bodzek M., Bohdziewicz J., Konieczny K.: Membranes technologies in environmental protection. Wydawnictwo Politehniki Śląskiej, Gliwice 1997
• [8] Zhao L., Riensche E., Menzer R., Blum L., Stolten D.: A parametric study of CO2/N2 gas separation membrane process for post-combustion capture. Journal of Membrane Science 2008;325:284-294
• [9] Car A., Stropnik Ch., Yave W., Peinemann K-V.: PEG modified poly(amide-b-ethylene oxide) membranes for CO2 separation. Journal of Membrane Science 2008;307:88–95
• [10] Milewski J., Lewandowski J.: Separating CO2 from Flue Gases Using a Molten Carbonate Fuel Cell. IERI Procedia 2012;1:232-7.
• [11] Remiorz L.: Koncepcja wykorzystania fali termoakustycznej w procesie separacji CO2. Rynek Energii, 2012;4(101):121-125.